现代机械设计方法是一种综合考虑产品全生命周期各阶段的策略,旨在优化产品的制造、装配、维修、回收等多个方面,以提高效率、降低成本、保障质量和环保。这个专题主要围绕面向“X”的设计(DFX)展开,包括面向制造的设计(DFM)、面向装配的设计(DFA)等子领域。
面向制造的设计(DFM)是DFX的核心,它强调在设计阶段就要考虑到制造过程的可行性和经济性,确保设计出的产品易于加工且成本较低。DFM的主要目标是在不牺牲产品质量的前提下降低制造成本。DFM的思想和原理通常体现在创建一个模型,通过预计制造成本、降低部件成本、减少装配成本和辅助生产成本,同时考虑这些决策对其他因素(如质量、环保、可靠性等)的影响。
预计制造成本是DFM的起点,这涉及到对部件、装配和间接成本的预测。预计部件成本时,对于标准件,可以通过比较已有类似部件的成本或者询问供应商来估算;对于定制件,需要计算原材料、加工和工装成本。装配成本主要基于装配操作时间乘以劳动率来预计,而间接成本则通过间接率和成本驱动因素来计算。
为了降低部件成本,设计师需要了解生产制约条件和成本驱动因素,例如选择合适的经济生产范围以利用范围经济效应,即随着产量增加,单位成本下降。简化设计是另一个关键策略,包括减少部件数量、推动标准化、系列化和通用化,以及选用成熟可靠的组件。
面向装配的设计(DFA)关注产品的装配流程,旨在提高装配效率,降低装配成本。这可能涉及减少装配步骤、优化部件布局、避免复杂的组装操作等。
DFX还包括其他面向如维修、回收、质量、成本、环保、可靠性、包装运输、均衡寿命和易用性等方面的设计,这些都要求设计师在设计之初就全面考虑产品的全生命周期,以实现综合优化。
总的来说,现代机械设计方法是一门综合性强、考虑全面的技术,它要求设计师具备跨领域的知识和技能,以确保设计出的产品不仅功能先进,而且在制造、使用和废弃等各环节都能达到最佳性能和经济效益。